Квазистатические и нестатические процессы

Политропические процессы

Адиабатический процесс

Теплоемкость идеального газа. Применение первого начала термодинамики к различным процессам.

ТЕРМОДИНАМИКА

Лекция 6

КУРС Обзорные лекции

ДАТА	ВРЕМЯ	ДИСЦИПЛИНА	№ каб.	Преподаватель
28 апреля четверг	12.30-15.20	Обзорные лекции. Управление персоналом		Кашпурова Н. П.
29 апреля пятница	9.00-13.20	Обзорные лекции. Управление персоналом		Кашпурова Н. П.
30 апреля суббота	12.30-15.20	Обзорные лекции. Основы менеджмента		Кашпурова О. В.
1 мая воскресенье	12.30-16.50	Обзорные лекции. Основы менеджмента		Кашпурова О. В.
2 мая понедельник	9.00-11.50	Обзорные лекции. Маркетинг		Кашпурова О. В.
3 мая вторник	9.00-13.20	Обзорные лекции. Маркетинг		Кашпурова О. В.

Вопросы:

Термодинамика.

3.1. Квазистатические и нестатические процессы.

3.2. Гипотеза о равнораспределении энергии по степеням свободы

3.3. Внутренняя энергия системы.

3.4. Работа и теплота.

3.5. Полное изменение энергии равновесной системы. Первое начало термодинамики.

3.6. Работа, совершаемая макросистемой.

Термодинамика явилась первой наукой, на основе которой стало возможным статистическое изучение макросвойств и процессов для произвольных систем с числом частиц N>>1.

При термодинамическом подходе о макросвойствах системы судят на основе обобщенных исследований. К числу этих исследований относятся изучения:

1) процессов взаимопревращения теплоты и работы;

2) обратимых и необратимых процессов;

3) процессов при низких температурах.

Аналитическое обобщение такого рода опытов позволяет сформулировать три закона термодинамики, которые можно записать в виде дифференциальных уравнений и которые составляют его фундамент. Такой метод исследования называют феноменологическим. Он присущ и другим разделам физики (механика, электростатика и др.). При феноменологическом подходе полностью используются молекулярно-кинетические представления, поэтому выводы, полученные в этих рамках, не позволяют глубоко вскрыть природу изучаемых явлений. Оставаясь в рамках термодинамики невозможно обосновать законы термодинамики. Это свидетельствует об ограниченности феноменологического подхода. Эти законы термодинамики можно лишь обосновать на основе статистического метода.

Процессы, при которых макроскопическая система все время находится в равновесии (или точнее, в ходе которых система проходит через последовательный ряд равновесных состоянии) называется равновесным или квазистатическими .

Состояние считается равновесным, если во всех точках системы параметры состояния (p,V,T) одинаковы.

Если какой - либо параметр состояния системы в её различных точках неодинаковы, то состояние является неравновесным. Если такую систему предоставить самой себе, то параметр выровняется, и система придет в состояние равновесия.

Квазистатический процесс легко представить, если реальная скорость процесса много меньше скорости восстановления равновесия. В этом случае при реальных изменениях с малой скоростью равновесие восстанавливается с большой скоростью, и при реальном изменении состояния макроскопической системы эта система проходит через ряд равновесных состояний.

Рассмотрим макроскопическую систему А, взаимодействующую с термостатом В.

Будем считать

- давление макроскопической системы А равным р,

-давление термостата (р+ ).

1) Тогда за счет бесконечно малого перепада давление начинается процесс выравнивания давления - система А начинает сжиматься. Если бы переход давления был равен нулю, то процесс отсутствовал бы, и его скорость была бы равна нулю.

2) При бесконечно малом перепаде скорость процесс бесконечно мала, а скорость процесса восстановленного равновесия в газе конечна, т.е. , и процесс сжатия газа будет проходить через последовательность равновесных состояний, т.е. квазистатически.

Такой процесс называют обратимым, т.к. достаточно бесконечно малых условий, и процесс потечет в обратном направлении, то есть если давление газа будет p +, а термостата р, то газ будет расширяться, проходя квазистатически через те же состояния, но в обратном порядке.

В термодинамике обратимыми процессами называют такие процессы, которые могут протекать как в прямом, так в обратном направлениях без заметных (конечных) изменений в окружающей среде.

3) Если же скорость протекания процесса много больше скорости восстановления равновесия, , то процесс называется нестатическим или неравновесным.

В этом случае система проходит ряд неравновесных состояний. Физически такая ситуация встречается тогда, когда имеет место конечный перепад (градиент) параметров системы А и термостата В. Такие процессы называют еще необратимыми, т.к. бесконечно малых изменений условий в конечном состоянии будет недостаточно, чтобы вернуть систему в исходное состояние, т.е. процесс нельзя обратить без конечных изменений в окружающей среде.

Дата добавления: 2014-01-11